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课程名称：现代生物技术概论

授课主题：绪论

授课教师：生命科学系王国霞

第一章生物技术总论

目的要求： 1、了解现代生物技术的涵义、范畴、技术特点和生物技术的发

展过程；

2、认识现代生物技术前景及其对人类社会所产生的深刻影响；

3、了解中国在现代生物技术领域取得的成就和面临的挑战。

内容重点：现代生物技术的涵义、范畴研究技术。

内容难点：现代生物技术的应用与挑战。

生物技术被世界各国视为一项高新技术，被广泛应用于医药卫生、农林牧渔、食品、化工和能源领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，将对人类社会产生深远的影响。因此它对于提高综合国力，迎接人类所面临的食品短缺、健康、环境及经济等问题的挑战是至关重要的，生物技术所以很多国家都把生物技术确定为增强综合国力的关键性技术之一。

通过本章主要要掌握以下几个方面的内容：

什么是生物技术？

生物技术的范畴和技术手段有那些？

生物技术是如何产生和发展的？

生物技术对人类社会有那些影响?

第一节生物技术的含义

1，生物技术的定义：

生物技术（ biotechnology）——有时也叫生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产所需产品或达到某种目的。

现代生命科学为基础：细胞生物学、分子生物学、微生物学等。

先进的工程手段：是指基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程等新技术。

改造生物体：是指获得优良品质的动物、植物或微生物品系。

生物原料：指的是生物体的某一部分或生物生长过程中产生的可利用的物质，如淀粉、糖类、蛋白质、纤维素等有机物，

生产所需产品：包括粮食、医药、食品、化工原料、能源和金属等各种产品。

达到某种目的：疾病预防、诊断与治疗，食品的检验、环境污染的检测和治理等。

生物技术是一门新兴的、综合性的学科。

它包括了微生物学、生物化学、细胞生物学、免疫学、遗传学、育种学、分子生物学等几乎所有与生命科学有关的学科，在分子、亚细胞、细胞、组

织和个体等不同层次上解释生物的结构和功能的相互关系，使人们可以利用

其研究成果创造生产力。

2生物技术的范畴与相互关系

根据生物技术操作的对象及操作技术的不同，生物技术主要包括五项技术，

也就是常说的五大工程：基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、蛋白质工程。（ 1）基因工程

是 20 世纪 70 年代以后兴起的一门新技术。

原理:人工方法把生物的遗传物质（DNA ）分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。再将新 DNA 植入某种生物细胞中，使遗传信息在新的宿主细胞或个体中得到表达，以达到定向改造或重建新物种的目的。

通过体外 DNA 重组创造新生物并给予特殊功能的技术就称为基因工程，也

称DNA 重组技术。

基因克隆流程图（ PPT）

转基因鱼，转基因番茄，转基因牛，等

基因工程的特点：（ PPT）

①应用 DNA 重组技术，直接从事基因的加工改造和创新。

②通过 DNA 重组，实现在不同物种之间基因的无限制转移，从而创造出自

然界原来没有的物种，同时抢救和保护自然界的已有基因资源。

③是生物技术的核心技术。

（ 2）细胞工程

以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖，或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种，加速繁育动、植物个体，或获得某种有用的物质的过程。

包括动、植物细胞的体外培养技术、细胞融合技术、细胞器移植技术、克隆

技术、干细胞技术等。

克隆羊多利，克隆马

（ 3）酶工程

酶工程是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺来生产人类所需要产品的一项技术。

包括各种酶的开发和生产、酶的分离和纯化技术、酶或细胞的固定化技术、

固定化酶反应器的研制以及酶的运用等方面。

具有高效率、节能、工艺简单等优点。

（4）发酵工程

有时也称微生物工程。发酵工程是利用微生物生长速度快、生长条件简单

以及代谢过程特殊等特点，在合适条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品的过程。

是生物工程的主要终端，是人类历史上最早掌握的生物技术。

（ 5）蛋白质工程

是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，从而达到对蛋白质进行修饰、改造、拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质。

1983 年美国基因公司的Ulmer 首先提出蛋白质工程这个名词，它是指按照特定的需要，对蛋白质进行分子设计和改造的工程。自此之后，蛋白质工程迅速发展，成为生物工程的重要组成部分。

五大工程的关系：

基因工程是核心，它能带动其他技术的发展。如通过基因工程对细菌或细胞改造后获得的工程菌或细胞，都必须分别通过发酵工程和细胞工程来生产有用的物质；同样可以通过基因工程技术对酶进行改造以增加酶的产量，提高酶的稳定性以及酶的催化效率。

3生物技术与其他学科的关系

多学科交叉的一门综合性的高新技术，现代生物技术是所有自然科学领域中涵盖范围最广的学科之一。它以包括分子生物学、细胞生物学、免疫生物学、微生物学、植物生理学、动物生理学、微生物生理学、生物化学、遗

传学等几乎所有生物科学的次级学科为支撑，结合了诸如化学、化学工程学、计算机科学、信息学等生物学领域外的尖端基础学科，形成了一门多学科互相渗透的综合性学科。

另一方面生物技术广阔的应用前景、高额的利润汇报也促进了生物技术的快速发展。生物技术的应用领域非常广泛，包括医药、农业、畜牧业、

食品、化工、林业、环保、采矿和能源等领域。这些领域的广泛应用必然带

来经济上的巨大利益。

第二节发展简史

生物技术不是一门新学科，它可分为传统生物技术和现代生物技术。有些又分为传统、近代和现代生物技术。

（1）传统生物技术：

分为：

①早期的酿造技术：上古之时，人类即以简单的自然发酵技术生产乳酪、啤酒、酱醋及加工皮革等，相传 8000 年前苏米尔人已掌握制作啤酒技术， 6000 年前埃及人已能制作面包， 5000 多年以前我国酿酒技术已相当精湛。

② 19 世纪末到 20 世纪 30 年代

开始运用发酵技术进行大规模工业化生产。主要的工业发酵产品：乳酸、酒精、柠檬酸、淀粉酶等微生物的初级代谢产物。

特点：生产过程简单，生产设备要求不高，产品的化学结构较为简单，属于微生物的初级代谢物。

（ 2）近代生物技术（ 20 世纪 40 年代初到 20 世纪 70 年代末）

起始标志是青霉素工业开发获得成功。

1943 年：大规模工业化生产青霉素，给发酵工业带来了革命性的变化。

50年代：氨基酸发酵工业

60年代：酶制剂工业等

一系列发酵新技术的开发，使近代生物技术日益兴旺发达。

主要产品：抗生素、氨基酸、核苷酸、维生素、多糖、多元醇、有机酸、酶制剂

这个时期的特点：产品类型多；技术要求高；生产设备规模巨大；技术发展速度快。

有时候也把上述的传统生物技术和近代生物技术并称之为传统生物技术。

它的特点就是通过微生物的初级发酵来生产商品的过程，

包括 3 个重要的步骤：

上游处理过程 ---- 发酵与转化 --- 下游加工过程

（对粗材料进行加工以作为营养和能量来源的上游处理过程），（微生物在大的生物反应器中大量繁殖并生产目标产物的发酵与转化过程），（将

所需产物提取、纯化及成品化的 -下游加工过程）

（3）现代生物技术——从 20 世纪 70 年代末开始

20世纪 70 年代，DNA 重组技术等分子生物学技术的出现和发展，赋予其崭新的内容，使之成为真正的高技术领域——现代生物技术。其研究方法和检测手段都与传统的生物工程有着巨大的差异。

1953 年，年 Watson 和 Crick提出了DNA双螺旋模型奠定了分子生物学基础，揭开了生命科学史上划时代的篇章。

1972 年：斯坦福大学的 Paul Berg 小组首次构建出了DNA重组体。

1973 年：美国加州大学旧金山分校的 Herber Boyer 教授和斯坦福大学

的 Stanley Cohen 教授合作完成了世界上第一例有目的的DNA重组实验，建

立了 DNA重组技术。这一年也被称之为基因工程诞生元年，也是现代生物技术的起始点。

第三节现代生物技术对人类的影响

一、改善农业生产、解决食品短缺（农业、食品）

粮食问题是关系国计民生的大问题，是一个国家经济健康运行发展的基础。现在世界上人口增多，但耕地面积却越来越少，因此，如何满足人们对食品增加的需求，是考验许多国家政府能力的首要问题。

（1）提高农作物产量及其品质

A 、培育抗逆的作物优良品

系B、植物种苗的工厂化生

产C、提高农作物品质

D、生物固氮，减少化肥使用量

E、生物农药，生产绿色食品

（2）发展畜牧业生产

A、动物的大量快速无性繁殖

B、培育动物的优良品系

二、提高生命质量，延长人类寿命（医药卫生）

（1）开发奇特而贵重的新型药品

（2）疾病的预防和诊断

（3）基因治疗

（4）人类基因组计划

三、解决能源危机、治理环境污染（能源、环保）

（1）解决能源危机

（2）环境保护

净化有毒化合物，降解石油污染，废物综合治理，处理有毒金属等。四、制造工业原料、生产贵重金属（轻工）

（1）制造工业原料

（2）生产贵重金属

总之，现代生物技术已在农业、医药、轻工业、食品、环保、海洋和能

源等许多方面得到广泛地应用；同时，医药生物技术、农业生物技术等一些新型产业正在迅速形成。

五，现代生物技术也是一柄双刃剑

正如现代核物理学可以用来造福人类．也可以用来制造原子弹，把人类毁灭几千次一样，现代生物技术也是一柄双刃剑，它既可以造福人类，也可能用来制造致命的生物武器，被一些狂人用来制造克隆人，超人，破坏整个人类社会的和平。

因此，现代生物技术是否会失去控制而成为毁灭人类的凶手，哪些研究是应该给予支持和鼓励的，哪些研究又应当禁止的．已经成为目的人们所共同关注的问题。

现代生物技术对人类而言到底是普罗米修斯的圣火，还是潘多拉的盒子目前还不能做出最后的回答。但毫无疑问，努力使生物技术造福人类，努力避免其产生破坏性的后果是生物科学工作者和各国政府共同努力的方向。

问题：

什么是生物技术 ?它包括哪些基本的内容？

为什么说现代生物技术也是一柄双刃剑？它对人类社会将产生怎样的影响？

生物技术的发展历程

生物技术的发展历程及重要意义 姓名：××※ 学院：××※ 专业：××※ 学号：××※

生物技术的发展历程及重要意义 生物技术被是一项高新技术，世界各国都很重视，它被广泛应用于医药卫生、农林牧渔、轻工、食品、化工和能源等领域，促进传统产业的技术改造和新兴产业的形成，对人类社会生活将产生深远的革命性的影响。生物技术对于提高综合国力，迎接人类所面临的诸如食品短缺、健康问题、环境问题及经济问题的挑战是至关重要的；生物技术是现实生产力，也是具有巨大经济效益的潜在生产力，它将是21 世纪高技术革命的核心内容。生物技术产业是21 世纪的支柱产业，许多国家都将生物技术确定为增长国力和经济实力的关键性技术之一。我国政府同样把生物技术列为高新技术之一并组织力量攻关。 生物技术可分为传统生物技术和现代生物技术。现代生物技术是从传统生物技术发展而来的。传统的生物技术是指旧有的制造酱、醋、酒、面包、奶酪、酸奶及其他食品的传统工艺；现代生物技术则是指20 世纪70 年代末80 年代初发展起来的，以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。 一、生物技术的发展历程 1、传统生物技术的产生 传统生物技术应该说从史前时代起就一直为人们所开发和利用，以造福人类。在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造酒，这是最早的发酵技术。在公兀前221 年，周代后期，我国人民就能制作豆腐、酱和醋，并一直沿用至今。公元10 世纪，我国就有了预防天花

的活疫苗；到了明代，就已经广泛地种植痘苗以预防天花。16 世纪，我国的医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。在西方，苏美尔人和巴比伦人在公元前6000 年就已开始啤酒发酵。埃及人则在公元前4000 年就开始制作面包。1676 年荷兰人Leeuwen Hoek(1632—1723)制成了能放大170～300 倍的显微镜并首先观察到了微生物。19 世纪60 年代法国科学家Pasteur(1822—1895)首先证实发酵是由微生物引起的，并首先建立了微生物的纯种培养技术，从而为发酵技术的发展提供了理论基础，使发酵技术纳入了科学的轨道。到了20 世纪20 年代，工业生产中开始采用大规模的纯种培养技术发酵化工原料丙酮、丁醇。20 世纪50 年代，在青霉素大规模发酵生产的带动下发酵工业和酶制剂工业大量涌现。发酵技术和酶技术被广泛应用于医药、食品、化工、制革和农产品加工等部门。20 世纪初，遗传学的建立及其应用，产生了遗传育种学，并于20 世纪60年代取得了辉煌的成就，被誉为“第一次绿色革命”。细胞学的理论被应用于生产而产生了细胞工程。在今天看来，上述诸方面的发展，还只能被视为传统的生物技术，因为它们还不具备高技术的诸要素。 2、现代生物技术的发展 现代生物技术是以20 世纪70 年代DNA 重组技术的建立为标志的。1944 年Avery 等阐明了DNA 是遗传信息的携带者。1953 年Watson 和Crick 提出了DNA 的双螺旋结构模型，阐明了DNA 的半保留复制模式，从而开辟了分子生物学研究的新纪元。由于一切生命活动都是由包括酶和非酶蛋白质行使其功能的结果，所以遗传信

高中生物选修三现代生物技术试题复习课程

高中生物选修三测试题二 2012.2.29 班级姓名 一共六大题，50个空每空2分，共100分，时间50分钟，要求答案要认真推敲，力求准确 1．据报道，美国佛罗里达大学的亨利·丹尼尔教授利用基 因工程，研制出转基因莴苣，可用其中的有效药物成分制造胰岛 素胶囊来治疗糖尿病。如图所示是获得转基因莴苣的技术流程， 请据图回答下列问题： (1)①过程需要的酶有________________。 (2)为了便于筛选，质粒A上应具有________。 (3)接受重组质粒的受体细胞C1可能有三种情况：如果受体 细胞是土壤农杆菌，则导入它的目的是为了________________， 以便于得到大量的含目的基因的土壤农杆菌，然后用土壤农杆菌 侵染受体细胞C2，受体细胞C2可以是________或其他细胞，然 后应用组织培养技术，经________和________过程，形成转基因莴苣。 (4)这种药物是从转基因莴苣中提取制得的，也必须制成粉末状，装入胶囊后才能使用，因为服 用剂量必须仔细加以控制。如果服用的量太大，可能导致患者出现________症状。 2．人工种子的培育过程如图所示，请回答下列问题： (1)人工种子依据的原理是______________________，经过__________________技术培育而成的。 (2)包埋胚状体的胶质可以看作是种子的哪部分结构？ ________________________________________________________________________。 (3)某二倍体植物基因型有DdTt，利用这种生物技术采用花药离体培养的方法，可培育成“花粉胚”，也可制成人工种子，这种种子萌发形成的个体为__________________，基因型为______________________。 (4)如果外植体为植物的茎尖，通过①的处理可使细胞彼此分离，可加入下列哪种试剂。 ( ) A．15%的盐酸B．淀粉酶 C．果胶酶D．胰蛋白酶 (5)②表示脱分化过程，其实质是______________________________________________； ③表示再分化的过程，其实质是______________________________________________。

现代生物学技术

现代生物学技术 1：2010年诺贝尔生理学或医学奖：试管婴儿 2：人造生命“人造儿”菌落图 细胞工程与胚胎移植 一：细胞工程概述 1：细胞工程：以细胞为对象，应用生命理论科学理论，借助工程学原理和技术。 研究对象：动植物细胞（原生质体）。细胞器、染色体、细胞核、胚胎 2：生物工程：以生命科学为基础，用生物体系和工程学原理。生产生物制品和制造新物种的一种综合技术。 第一代生物工程：4000多年前—20世纪30年代 第二代生物工程：30年代—二战期间 微生物工程→生物化学工程→酶工程→基因工程→细胞工程→蛋白质工程（第二代基因工程）→组织工程→代谢工程 3：细胞工程发展历史 ①探索期：19世纪末—20世纪中期 动物：1885年卢克斯“组织培养”1907【美】哈林森 植物：1937年【荷兰】温特植物组织培养 ②诞生期：20世纪70年代 1956—1959年斯沃尔三倍体：三棘刺鱼 1959年张明觉试管兔 1962年仓鼠肾细胞悬浮培养 1965年哈里斯·沃特金斯灭活病毒诱导动物细胞融合 20世纪70年代高国楠聚乙二醇促使植物原生质体融合 1960年兰花无性繁殖 1972年【美】卡尔森NaNO3诱导烟草原生质体融合 4：快速发展时期：20世纪70年代——至今 1973年古各树里。植物活性物质生产新途径 1975年科勒·米尔斯坦单克隆抗体 1977年首例试管婴儿 1981年埃文斯·科夫曼分离小鼠胚胎干细胞 A：动植物人工繁殖技术：植物组织培养，人工育种，试管动物，克隆动物 B：细胞充足与新品种培育技术{细胞水平、细胞器水平} C：生物制品生产技术 D：细胞组织工程技术 二、动物细胞工程 1.动物细胞和组织培养 正常哺乳动物细胞四大生物学特征：锚地依赖性 血清依赖性生长因子 接触依赖性 形态依赖性细胞扁平状 2.细胞融合

现代生物技术与应用

染色体工程技术 在小麦品质改良中的应用及社会意义 摘要：本文报告了染色体工程在小麦品质改良中的方法，在理论研究与育种实践上的应用。论述了染色体工程在小麦品质改良和生产实践中所体现出来的社会意义。 关键词：染色体工程，小麦，类型变化，实践 正文： 染色体操作(chromosome manipulation)是按设计有计划削减、添加和代换同种或异种染色体的方法和技术。也称为染色体操作。染色体工程一词，虽然在20世纪70年代初才提出。其实早在30年代，美国西尔斯(E.R.Sears)及其学生就已开始研究，但当时局限于小麦，定义为：在小麦中利用缺体或单体材料，对个别染色体或染色体片断进行替代或转移的工程谓之“染色体工程”。 植物染色体工程从50年代的兴起迄今约30余年的历史，但运用这一技术在改造 植物的遗传性方面却显示了它强大的力量，表现在创造崭新的遗传资源，培育突破性新 品种和合成新物种等方面取得的重大进展。 目前对基因操作的主要方法有：有性杂交、染色体代换、易位、添加、染色体显微切割和微克隆、PCR扩增等。 现代小麦育种十分注意栽培品种的类型变化，期望它们优质、高产、抗病、矮秆。我们知道，在小麦近缘种属中，存在着小麦栽培品种所没有的优质、抗病基因。在常规的杂交程序中，栽培品种与野生种之间，因染色体组不同，在多数情况下染色体不能配对，其基因很难进行重。细胞遗传学家已经研究出一套方法，将异种变异性应用于小麦育种实践。这些方法包括染色体附加、染色体代换、染色体易位等。用这些方法实现了小麦染色体附加、代换、易位和部分同源染色体间的重组。 (一)麦外源染色体的添加 普通小麦附加系的系统研究工作开始于1940年，07mara把3个不同的黑麦染色体分别附加到小麦中。1960年Evans～Jenkins得到了所有7个黑麦染色体的双体附加系。之后，Sears把小伞山羊草的染色体附加到小麦中；Joppa等(1978)用一种新方法得到了具有15对染色俸的硬粒小麦双单体(3D，4D，5D)附加系；Islam(1978)把6个大麦染色体分烈跗加到小麦中。有人还把顶芒山羊草和冰草的一些种的染色体附加到小麦中。

现代生物技术与社会发展。

现代生物技术在环境保护中的应用和前景 摘要:随着人口的大量增长和经济的快速发展，自然资源的消耗量也急剧增长，在这个过程中，也产生了很大污染，使人类的生存环境遭到了威胁。针对我国目前生态环境状况，论述了现代生物技术在治理环境污染，保护生态环境中的应用和发展前景。 关键词:现代生物技术环境保护应用前景 一．我国生态环境现状 目前我国由于工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染，严重的影响了我国的生态环境，使得水污染日益加剧，水资源严重短缺，全国600多个城市中已有一半城市缺水，农村则有8 000万人和6 000万头牲畜饮水困难；土壤污染严重，耕地面积锐减，近10年来每年流失的土壤总量达50亿t，土地荒漠化日益加剧；森林覆盖面积下降，草场退化，每年减少森林面积达2 500万亩；人们的身体健康受到严重威胁，疾病发病率急剧上升。因此，加大环境保护和环境治理力度，加快应用高新技术，如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡，提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。二．现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪 80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。 1．生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 2．利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，

高中生物现代生物科技专题2020年高考题汇总附答案

现代生物科技专题2020年高考题 1.（2020北京卷）番茄根尖经过植物组织培养过程可以获得完整的番茄植株，有关此过程的叙述错误的是( ) A.此过程中发生了细胞的脱分化、再分化 B.植物激素在此过程中起调节作用 C.此过程中若发生杂菌污染则难以获得目的植株 D.根尖细胞最终发育为无叶绿体的植株 2. （2020北京卷）下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，错误的是( ) A.获得B细胞之前需给动物注射特定的抗原 B.分离出的B细胞应与骨髓瘤细胞融合 C.需要从融合的细胞中筛选出杂交瘤细胞 D.得到的所有杂交瘤细胞产生的抗体均相同 3. （2020江苏卷，多选）小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞，制备流程如下图所示。下列叙述错误的是( ) A.为获得更多的囊胚，采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子 B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同，所以全能性高低不同 C.用胰蛋白酶将细胞a的膜蛋白消化后可获得分散的胚胎干细胞 D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养 4.（2020天津卷）在克隆哺乳动物过程中，通常作为核移植受体细胞的是去核的( ) A.卵原细胞 B.初级卵母细胞 C.次级卵母细胞 D.卵细胞 5.（2020浙江卷）下列关于基因工程的叙述，正确的是（） A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶，则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定

B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系，抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关 C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株，其DNA检测均含目的基因，抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNA D.已知不同分子量DNA可分开成不同条带，相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶完全酶切环状质粒后，出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置6.（2020山东卷）两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂，形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出，未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理，将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种，过程如下图所示。下列说法错误的是( ) A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞 B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂 C.过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合 D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段 7.（2020山东卷）经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚，通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是( ) A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子 B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理 C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植 D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得 8.（2020山东卷）新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。下列说法错误的是( ) A.抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理 B.感染早期，会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况 C.患者康复后，会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况 D.感染该病毒但无症状者，因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测

现代生物技术的应用与展望

现代生物技术的应用与展望 姓名：班级：学号： 摘要：参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构，解决食品短缺问题的应用、深入基因研究，解决健康长寿问题、运用现代生物技术，解决环境污染问题等内容出发，指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。 关键词：生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程，是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行加工生产，为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景，受到了各国政府和企业界的广泛关注，与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测，生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构，解决食品短缺问题 现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术，将目的基因导入动、植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率，降低生产成本的目的。经过长期不断的努力，现代农业生物技术已取得重大突破，不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植，也为农业生产带来了新一轮的革命，并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1．1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一，因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中，使之可避免或减少病虫害。近年来，抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场，提高了产量，增加了效益；根据人类的需要，还可把特定基因导入植物体，可达到改良农产品品质的目的，如高含量必需氨基酸的马铃薯，高蛋白质含量的大豆等；此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶，保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度，便于水果的运输。从1996年到2o02年，转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha，即增加35倍，显示了现代农业生物技术强大的生命

高中生物选修三《现代生物科技专题》经典知识点

高中生物 记忆材料 《现代生物科技专题》 经典知识点 班级： 姓名： 诸城繁华中学

★考点1、（Ⅰ）基因工程的诞生——基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。 ★考点2、（Ⅱ）基因工程的原理及技术 原理：基因重组 技术：（一）基因工程的基本工具 1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶（限制酶） （1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。 （2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。 （3）结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。 2.“分子缝合针”——DNA连接酶 (1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶）的比较： ①相同点：都缝合磷酸二酯键。 ②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。 (2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。 3.“分子运输车”——载体 （1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。③具有标记基因，供重组DNA 的鉴定和选择。（2）最常用的载体是质粒,它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。 （3）其它载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒 (二)基因工程的基本操作程序 第一步：目的基因的获取 1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。 2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。 直接分离基因最常用的方法是“鸟枪法”，又叫“散弹射击法”。具体做法是：用限制酶将供体细胞中的DNA切成许多片段，将这些片段分别载入运载体，然后通过运载体分别转入不同的受体细胞，让供体细胞所提供的DNA(外源DNA)的所有片段分别在各个受体细胞中大量复制(在遗传学中叫做扩增)，从中找出含有目的基因的细胞，再用一定的方法把带有目的基因的DNA片段分离出来。如许多抗虫、抗病毒的基因都可以用上述方法获得。用“鸟枪法”获取目的基因的缺点是工作量大，具有一定的盲目性。 人工合成目的基因的常用方法有反转录法（以目的基因转录成的信使RNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA，从而获得所需要的基因）和化学合成法（根据已知的蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的信使RNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测出它的结构基因的核苷酸序列，再通过化学的方法，以单核苷酸为原料合成目的基因。如人的血红蛋白基因、胰岛素基因等就可以通过人工合成基因的方法获得） 3.PCR技术扩增目的基因 （1）原理：DNA双链复制 （2）过程：第一步：加热至90～95℃DNA解链；第二步：冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链；第三步：加热至70～75℃，热稳定DNA 聚合酶从引物起始互补链的合成。 第二步：基因表达载体的构建——是基因工程的核心

第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术

第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术 一：填空题 1.正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用________________调控，而真核细胞常用________________调控模式。 2.操纵子由________________、________________和________________三种成分组成。 3.与阻遏蛋白结合的DNA序列通常被称为________________。 4.β-半乳糖甘酶基因的表达受到________________和________________两种机制的调节。 5.葡萄糖效应是指________________。 6.ticRNA是指________________；micRNA是指________________。 7.大肠杆菌细胞内参与His合成有关酶的基因表达受到________________和________________两种机制的调节。 8.________________或________________可诱导原核细胞出现严谨反应。 9.________________和________________被称为魔斑分子，它作为________________酶的别构效应物调节此酶的活性。 10.鼠伤寒沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达之间的转换是通过________________机制实现的。 11.哺乳动物细胞对氨基蝶呤产生抗性，是因为细胞内的DHFR基因经历了________________。 12.在胚系细胞之中，抗体重链的基因可分为________________、________________、________________和 ________________四个区域。 13.在基因表达的调控之中，________________和________________与________________和________________之间的相互作用十分重要。 14.女性两条X染色体只有一条X染色体具有转录的活性是因为________________和________________。 15.乳糖操纵子的天然诱导物是________________，实验室里常用________________作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。 16.基因扩增或基因放大是指________________，它是通过局部DNA的来实现，________________扩增可导致细胞癌变。 17.SPO1噬菌体通过________________级联调节早、中和晚期基因在不同时间内的表达。 18.存在于反式作用因子上负责激活基因转录的结构花色通常有________________、________________和 ________________三种形式。 19.真核细胞核基质的主要成分是________________。 20.组蛋白可经历________________、________________和________________修饰而调节基因的表达。 21.原核细胞DNA的甲基化位点主要是在________________序列上，真核细胞核DNA的甲基化位点则主要是在________________序列上。 22.反式作用因子通常通过________________、________________和________________键与相应的顺式作用因子结合。 23.PCR即是________________。 24.人类基因组计划的主要内容是________________。 25.Southern blotting、Northern blotting和Western blotting分别被用来检测________________、________________和________________。 26.________________是应用于蛋白质工程中的最主要的手段。 27.RFLP即是________________。 28.噬菌体展示(Phage display)技术中常用的噬菌体是________________。 29.基因工程需要的最常用的工具酶包括________________、________________和________________等。 30.基因克隆的载体通常是由________________、________________和________________改造而来。 31.可使用________________和________________方法获得原核细胞的启动子序列。 32.体外转录通常需要使用________________、________________或________________RNA聚合酶。 33.脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis)被用来分离________________。 34.第一个使用体细胞克隆出来的哺乳动物是________________。 35.一种基因的启动子序列与启动子的一致序列越相近，该基因的转录效率就越________________。 36.基因敲除(Gene knockout)即是________________，它是研究________________的好方法。 二：是非题 1.[ ]原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。 2.[ ]衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。 3.[ ]操纵子结构是原核细胞特有的。 4.[ ]某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。 5.[ ]转录因子都具有负责与DNA结合的结构花色。 6.[ ]某些反式作用因子通过亮氨酸拉链这种结构花色与DNA结合。 7.[ ]真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。 8.[ ]真核细胞核的三类基因的转录都受到增强子的调节。 9.[ ]某一个基因的转录活性越强，则该基因所处的DNA序列对Ⅰ就越敏感。

现代生物制药技术现状及发展趋势探讨

现代生物制药技术现状及发展趋势探讨 通常研究人员会将各个领域的学科进行综合，对他们进行进一步的探索和深究，这样可以研制出许多新的药物，用于解决医学尚不能解决的疾病问题。因此，可以有效地延长人们的生命，使人们的生活质量提高了。另外，也可以使人们的生活环境得到改善，减少对人类的影响。研究出来的新的技术将会加快医学对药物的快速鉴定，将传统的医学技术和药物进行深入研究后发现的新的医学技术，将会非常利于制药业的发展，前景也会非常的广阔。 标签：生物制药技术；发展现状；医学技术 1 引言 与世界上一些发达国家的生物制药业相比较下，我国的生物制药工业起步还是比较晚的，发展也相对而言比较滞后。不过，我国的市场非常的庞大和完善，在这种背景的影响下，我国生物制药业也将会面临着可观的发展前景。另一方面，政府一直关注在生物制药这一领域，并给于了政策和经济上的扶持。所以，未来我国的生物制药业将会是国家经济发展的非常重要的行业。在传统的发展情形中，我国生物制药业已经取得了相当好的成绩。但是，目前正处于一个发展平稳期，所以目前的问题是我国生物制药业面领着一个非常严峻的考验，若想突破这一瓶颈，得到更加美好的发展，就应该乐观的面对这样的考验，对问题进行深度和广度的研究，并解决问题。也只有这样，我国生物制药行业才会取得更加美好的成绩。 2 生物制药的原理和技术 对于“生物制药”这一名词，或许大家会感到陌生，简单的理解，就是利用生物的活体进行生产药物的方法。有时候也可以利用转基因的动物或植物的活体来作为反应器，进而加工药物。比如利用转基因的玉米活体来作为生物反应器，生产人源抗体。但是生物制药具体指，用微生物学，医学，化学，生物学等不同学科领域所包含的原理和技术方法，来制造出能够治疗，诊断或者预防的药物产品。之所以大家对生物制药感到陌生是因为生物制药是一种新的技术，不过生物制药行业的发展非常迅速，规模也在逐渐扩大。生物制药的发展已经经历了半个世纪左右，在这几十年的发展中，生物制药技术组成是DNA重组，现在是抗体，基因工程和细胞工程，为人类的健康做出了非常大的贡献。到目前为止，生物制药依然是医学领域最高的技术水平，专家预测，未来会有非常好的发展空间。我国的生物制药技术起步相对比较晚，因此与国际的领先水平存在着一定的差距，但我国正在加大这个领域的投入，并且建立生物制药基地。以我国目前的药物生产情况来看，将近百分之五十以上的药物属于生物制药，生物制药简单的操作和高效率，经济成本低的特点将会有良好的市场发展空间。 3 生物药物的分类

高中生物选修3《现代生物技术专题》高考复习资料

2020届高三生物选修3复习资料 专题1 基因工程 一、基因工程的基本工具（限制酶、DNA连接酶、载体） 1．限制性核酸内切酶（限制酶）——“分子手术刀”（具特异性） (1)来源：主要从原核生物中分离纯化而来。(某些真核生物如酵母菌细胞内也存在) (2)作用：能够识别双链DN A分子的某种特定的核苷酸序列，使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 (3)结果：产生黏性末端（中心轴线两侧切）或平末端（中心轴线处切）。 (4)注意：①限制酶识别序列的核苷酸数目不一定为6个；获得目的基因一般要切2个切口，产生4个黏性末端。 ②一般用同种限制酶切割目的基因和质粒，以获得相同的黏性末端，利于重组质粒的构建（但可能导致目的 基因自身环化和随意连接）。 ③用两种限制酶同时切割目的基因和质粒，可防止目的基因和质粒自身环化和随意连接。 ④限制酶切割时不能破坏目的基因、全部的标记基因、复制原点；限制酶切割运载体时，切点应在启动子和 终止子之间；若质粒上标出T-DNA片段，切点应位于T-DNA上。 ⑤原核生物体内的限制酶不切割自身DNA的原因：原核生物的DNA中不存在该酶的识别序列或识别序列已经 被修饰。（限制酶不能切割RNA和单链DNA） 2．DNA连接酶——“分子缝合针”（不具特异性） （1）作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，不需要模板。 (2) （3）比较有关DNA的酶（化学本质都是蛋白质） ①DNA水解酶：能够将DNA水解成四种脱氧核苷酸，彻底水解成磷酸、脱氧核糖和含氮碱基 ②解旋酶：能够将DNA或DNA的某一段解成两条长链，作用的部位是氢键。注意：使DNA解成两条长链的方法 除用解旋酶以外，在适当的高温、重金属盐的作用下，也可使DNA解旋。 ③DNA聚合酶：能将单个的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接成DNA长链。（针对单个的脱氧核苷酸） ④DNA连接酶：是通过磷酸二酯键连接双链DNA的缺口。（针对游离的DNA片段）3.载体——“分子运输车” （1）作用：携带目的基因进入受体细胞。 （2）种类：质粒、动植物病毒、λ噬菌体衍生物等。 （3）常用载体——质粒(裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并且具有自我复制能力）质粒的化学本质：双链环状DNA分子 （3）载体必须具备的条件：①具有一个或多个限制酶切割位点，便于外源基因插入；②能够自我复制或整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行自我复制；③带有标记基因，供重组DNA的鉴定和筛选；④本身是安全的，不能对受体细胞产生危害；⑤大小适中，便于操作。实际上，天然载体一般不会同时具备上述条件，所以在基因工程中需要对载体进行人工改造。现在所用的质粒几乎都是人工改造的。 二、基因工程的操作程序 （四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定）（一）目的基因的获取（目的基因：主要指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子）获取方法：①从基因文库获取；②利用PCR技术扩增；③人工合成法 1、从基因文库中获取 （1）将含有某种生物不同基因的许多DNA片断，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因，称为基因文库。 （2）分类：基因组文库含有某种生物的全部基因；部分基因文库（如cDNA文库）：含有某种生物的部分基因，可由mRNA反转录而来。 （3）基因组文库较大,基因中有启动子、终止子，真核生物还有内含子，部分基因可以在物种间交流。cDNA文库较小,基因中没有启动子、终止子、内含子，基因都可以在物种间交流。 2、利用PCR技术扩增目的基因 （1）PCR的全称：多聚酶链式反应 （2）概念：PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过这一技术，可以在短时间内大量扩增目的基因。 （3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。 （4）原理：DNA双链复制 （5）条件：模板DNA、原料（4种脱氧核苷酸或dNTP或dATP、dCTP、dGTP、dTTP）、Taq酶（热稳定DNA聚合酶）、引物（单链DNA或RNA片段，能与模板链互补配对，每次扩增需要2种） （6）引物的作用：使Taq酶从引物3′端开始连接脱氧核苷酸 （7）过程：①变性：加热至90～95℃，DNA解旋成单链（不需要解旋酶）； ②复性：冷却到55～60℃，引物与单链相应互补序列结合； ③延伸：加热至70～75℃，Taq酶从引物起始进行互补链的合成。(DNA合成方向：从子链的5′端到3′端) （8）特点：目的基因以指数的形式扩增，即2n扩增。 （9）仪器：PCR扩增仪 3.人工合成法 （1）逆转录法：目的基因的mRNA →单链DNA(cDNA) →双链DNA（目的基因） （2）化学合成法：如果基因比较小，核苷酸序列又已知，可通过DNA合成仪用化学方法人工合成(不需要模板) （二）基因表达载体的构建（基因工程的核心步骤——体外进行） 1、目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。 2、组成：启动子＋目的基因＋终止子＋标记基因（+复制原点） （1）启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端,是RNA聚合酶识别 和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。 （2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端，使转录在所需 的地方停止下来(终止转录)。 基因工程的别名DNA重组技术、基因拼接技术、转基因技术操作环境生物体外 操作对象基因操作水平DNA分子水平 原理/实质 （变异类型） 基因重组结果人类需要的基因产物 优点克服远缘杂交不亲和的障碍（与杂交育种相比），定向改造生物的遗传性状（与诱变育种相比） 理论基础①不同生物的DNA分子结构基本相同②所有生物共用一套遗传密码 常用类型E·coli DNA连接酶T4 DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体 功能只连接互补的黏性末端连接互补黏性末端和平末端，但对平末端的连接效率低

现代生物技术在环境保护方面的应用

现代生物技术在环境保护方面的应用 地质学院勘查技术与工程申玉龙201101171223 摘要：应用现代生物技术进行环境保护拥有许多优点，人们已意识到，现代生物技术的发展，为从根本上解决环境问题提供了希望。 正文：现代生物技术是以DNA分子技术为基础，包括微生物工程，细胞工程，酶工程，基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用，而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20 世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术，已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视，发展十分迅猛。 目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的成本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。 与传统方法比较，生物治理方法具有许多优点。1 .生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构，降解的产物以及副产物，大都是可以被生物重新利用的，有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度，这样既做到一劳永逸，不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。 2. 利用发酵工程技术处理污染物质，最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质，如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等，常常是一步到位，避免污染物的多次转移而造成重复污染，因此生物技术是一种既安全又彻底消除污染的手段。. 3.生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程，而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质，其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的，所以大多数生物治理技术可以就地实施，而且不影响其他作业的正常进行，与常常需要高温高压的化工过程比较，反应条件大大简化，具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。 所以，当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理，有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用，削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态，使重金属固定或解毒，降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性，通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定作用。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量，激发微生物的活性，由此可以改善土壤的生态结构，这将有助于土壤的固定，遏制风蚀、水蚀等作用，防止水土流失。 白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解，估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产，若再连续使用而不采

2017-2018学年高中生物第4章现代生物技术第14课时蛋白质的提取和分离同步备课教学案北师大版选修1

第14课时蛋白质的提取和分离 [学习导航] 1.阅读教材P74～75内容，理解电泳、同工酶和蛋白质组学。2.结合教材P73～75内容，进行乳酸脱氢酶同工酶的提取和电泳分离。3.结合教材P73～75内容，总结在琼脂糖凝胶电泳中影响蛋白质迁移率的因素。 [重难点击] 1.进行乳酸脱氢酶同工酶的提取和电泳分离。2.总结在琼脂糖凝胶电泳中影响蛋白质迁移率的因素。 一、电泳、同工酶和蛋白质组学 带电荷的物质在电场中的趋向运动称为电泳。电泳的种类多，应用非常广泛，它已成为分子生物学技术中分离生物大分子的重要手段。 1.电泳 (1)概念：带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。 (2)原理 ①带电粒子：许多重要的生物大分子，如多肽、核酸等都具有可解离的基团，在一定的pH 下，这些基团会带上正电或负电。 ②迁移动力与方向：在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。 ③分离依据：电泳利用了待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。 (3)常用的电泳方法 ①琼脂糖凝胶电泳：在电泳缓冲液和凝胶中加入琼脂糖，蛋白质分子的迁移速率主要取决于其所带净电荷以及分子的大小和形状等因素。 ②变性胶电泳：在电泳缓冲液和凝胶中加入十二烷基硫酸钠(SDS)变性剂，蛋白质都变为椭圆

形，SDS带有大量的负电荷，掩盖了不同蛋白质的电荷差异，因此变性胶电泳中影响蛋白质的迁移速率的主要因素是蛋白质分子的大小。 2.同工酶 同工酶是指催化相同的化学反应而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。乳酸脱氢酶一般含有5种同工酶，其相对分子质量相同，但所带电荷不同。 3.蛋白质组学 蛋白质组学指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的氨基酸组成分析、立体结构研究和蛋白质的人工合成等。由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生、细胞代谢等过程的整体而全面的认识。蛋白质组学的研究不仅能分析生物体内蛋白质的组成，还可以揭示各种蛋白质在生物体内的相互作用与联系。 1.从电荷方面思考，适合电泳法分离的各种分子需具备什么条件？ 答案各种分子应带有不同种类和不同量的电荷。 2.变性胶电泳分离蛋白质是否依据蛋白质所带电荷的差异？为什么？ 答案否。因为SDS能与蛋白质结合，形成蛋白质－SDS复合物，SDS所带负电荷的量远大于蛋白质分子原有的电荷量，因而掩盖了不同蛋白质间的电荷差异，使电泳迁移率完全由蛋白质分子的大小决定。 归纳总结琼脂糖凝胶电泳和变性胶电泳的两点区别 (1)分离原理不同 ①琼脂糖凝胶电泳依据分子所带电荷的差异和分子大小、形状等。 ②变性胶电泳则完全取决于分子大小，而非电荷性质和分子形状。 (2)用途不同 ①琼脂糖凝胶电泳广泛应用于核酸的研究中，用于分离大分子核酸。 ②变性胶电泳则广泛应用于分离蛋白质和相对分子质量较小的核酸。 1.带电荷的蛋白质在电场中移动的速度主要取决于( ) A.所带的电荷多少 B.蛋白质的分子大小 C.蛋白质的相对分子质量 D.蛋白质的分子大小和所带的电荷多少 答案 D